热备份路由协议在校园网中的应用研究

【前言】热备份路由协议在校园网中的应用研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。热备份路由协议为IP网络提供了容错和增强的路由选择功能。通过使用同一种虚拟IP地址和虚拟MAC地址，LAN网段上的两台或者多台路由器可以作为一台虚拟路由器对外提供服务。HSRP使组内的Cisco路由器能互相监视对方的运行状态。 LAN网段上的主机都配置使用同一个虚拟路由...

摘要：本文将就该技术在校园网的一些应用研究做出一定探讨。

关键词：热备份路由协议 校园网 应用研究

中图分类号：TP393.02 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0126-01

网络在校园生活中占据了越来越重要的地位，为了加强对网络的管理，减小广播风暴的影响和增强网络的安全性，校园网被划分成为若干个VLAN进行管理，而各个VLAN之间的通讯由路由器和带路由功能的第三层交换机完成。当由于某种原因路由器失效时，VLAN之间的通讯就会被切断。热备份路由协议HSRP就是要提供这样一种健壮的路由机制，对于校园网而言就是保证在默认网关路由器失效的情况下，提供一种对用户透明的不间断服务。

提供终端设备下一跳路由的热备份是解决单点故障简单有效的方法，热备份方式是一种软硬件结合的高可靠性应用模式。系统由两台以上的路由器以及相应的软件构成。操作系统和应用程序安装在每台路由器的系统盘上。热备份系统由相应的软件控制，当一台路由器作为主路由器转发报文时，另外的路由器发生故障，备份机就会自动接管主机的任务，使得整个系统能继续工作。

热备份路由协议为IP网络提供了容错和增强的路由选择功能。通过使用同一种虚拟IP地址和虚拟MAC地址，LAN网段上的两台或者多台路由器可以作为一台虚拟路由器对外提供服务。HSRP使组内的Cisco路由器能互相监视对方的运行状态。

LAN网段上的主机都配置使用同一个虚拟路由器作为默认网关，并不断将IP包发往同一个IP和MAC地址。因此，路由设备的切换对主机就是透明的。HSRP向主机提供了默认网关的冗余性，绝大多数主机以默认网关作为唯一的下一跳IP和MAC地址。另外，通过多个热备份组，路由器可以提供冗余备份，并在不同的IP子网上实现负载分担。

1、HSRP协议工作原理

路由备份协议HSRP有六种状态：Initial,Learn,Listen, Speak,Standby,Active.各个状态代表的含义如下：

Initial：所有路由器都从初始状态开始。这是一种起始状态，同时表明HSRP还没有运行。配置发生变化或一个端口第一次启用时，就进入该状态。

Learn：路由器还没有检测到其他虚拟IP地址，而且而还没有收到从Active路由器发来的hello报文，这个时候，路由器在等待从Active路由器发来的hello报文中学习配置参数。

Listen：路由器已经知道了虚拟IP地址，但它既不是活跃路由器，也不是备份路由器。这时，路由器监听来自活跃路由器的Hello消息。除活跃路由器和备份路由器之外的路由器都保持监听状态。

Speak：路由器发送周期性的hello报文，参加Active路由器或Standby路由器的举。如果路由器没有虚拟IP地址，是不能进入Speak状态的。

Standby：路由器成为Active路由器的备选路由器，仍然发送周期性的hello报文，在一个组中最多只有一个处于Standby状态。

Active：处于Active状态的路由器承担虚拟路由器的全部工作：负责转发以虚拟MAC地址为目的的MAC地址的报文，响应虚拟IP的arp请求：同时还要周期性的发送hello报文，以表明自己仍然有效，组内处于其他状态的路由器监视Active路由器的状态，一旦Active路由器失效，就通过一定的规划，重新选举出一个Active路由器，接替其工作，一个备份组中最多只有一个路由器处于Active状态。

协议中虚拟路由器的选举规则是：比较各个虚拟路由器配置的优先级，优先级高的，为Active，次高的为Standby；如果优先级相同，就比较各个虚拟路由相关联的接口主地址，接口主地址高的为Active，低的为Standby，在一个虚拟备份组内，同一时间内，最多只能有一个路由器处于Active或Standby状态，其他的路由器根据情况处于Speak及其他状态[5]。

2、HSRP的计时器

HSRP使用两个计时器：Hello间隔和保持时间。任何状态的HSRP路由器都会在Hello计时器超时后生成Hello包。默认的Hello间隔是3s，默认的保持时间是10s。

未配置计时器的路由器会从活跃路由器或备份路由器学到这些计时器的值。活跃路由器上配置的计时器值会覆盖其他路由器的计时器设定值。同一个HSRP组内的路由器应该使用相同的计时器值。通常，保持时间会大于或等于Hello间隔的三倍，并且保持时间的取值必须大于Hello间隔。

其他HSRP路由器按照保持时间对活跃路由器进行监控：当收到任何活跃路由器发出的Hello包时，路由器会根据HSRP Hello消息中的相应字段重置时间值。

其他HSRP路由器按照保持时间对活跃路由器进行监控：当收到任何活跃路由器发出的Hello包时，路由器会根据HSRP Hello消息中的相应字段重置保持时间值。

通常，默认的HSRP计时器值使用于大多数的LAN网段。

常见的HSRP构建时的故障有：(1)配置完成的热备份交换机都处于初始状态。(2)配置完成的热备份交换机都处于活跃状态。(3)当活跃交换机出口链路出现故障时，备份路由器没有成为活跃状态。(4)网路出现故障，备份交换机变为活跃状态，当网络故障恢复时，原来的活跃交换机连入网络后成为备份状态而没有成为活跃状态。(5)如果在配置时，VLAN接口只配置了虚拟IP地址没有配置实际物理IP地址，将造成HSRP组中的成员都处于初始状态。(6)当同一HSRP组中的交换机之间不能通信时，交换机自身将认为自己是族中唯一的交换机，并使自己成为活跃状态。

当活跃交换机出口链路出现故障时，备份路由器没有成为活跃状态，可能由两种情况导致，第一，没有配置端口跟踪，导致链路出现故障后优先级没有发生变化；第二，低优先级的交换机没有配置占先权，导致此交换机优先权最高时，也不会主备倒换。

3、结语

HSRP在校园网中的应用仅仅是它的开始，当把HSRP应用于城域网或者各企业像电信网络的全国计费系统中的更加复杂线路的路由系统时，对HSRP组内路由器的能力进行更加精细和准确地调配，它将得到更加充分的发挥。